城市軌道暗挖車站超大斷面洞群施工技術研究與實施

劉橙

摘 要：隨著城市的發展，地鐵成為了不可或缺的交通工具，因便捷出行地鐵越來越受市民親睞。現在的地鐵線路之間換乘往往采用同站換乘方式，然而考慮客流量、通風、應急疏散能力等因素，暗挖換乘車站一般都設計為大斷面甚至超大斷面隧道，增加大斷面風亭組和超長出入口，因此一個車站內部就包含許多洞口，從而形成群洞效應。本文結合重慶軌道交通環線民安大道車站施工，探討群洞施工過程中一些問題及施工工藝，分享一些經驗教訓。

關鍵詞：超大斷面隧道；群洞效應；施工工藝

1 技術分析

民安大道車站開挖斷面面積為675m2，長度為240m，屬于超大斷面隧道。由于車站分別在大、小里程端與2個風道、2條區間隧道接口，形成隧道洞群，隧道兩端接口型式多樣，開挖工作面需多次變換，工法轉換頻繁，又因為接口的風道及區間亦屬超大斷面隧道，應力變化極為復雜，施工難度及風險極高，是一個結構特別復雜的群洞系統工程，在國內外軟巖地區地鐵行業實屬罕見。因此施工通過方案優化分析和仿真模擬研究，為工程施工提供決策依據，然后結合施工經驗對優化后的施工方案進行實施，同時利用現場量測及初支預埋監測元件的受力變化分析進行信息反饋，做到信息化動態施工。

本工程主要研究并實踐了以防坍塌保安全為首要目標，選取最佳的超前預支護方案和合適的工法，同時謀求控制地面沉降，隧道的沉降及收斂，減少施工對周圍居民及建（構）筑物的影響，又兼顧工程進度的超大斷面群洞施工技術。

2 工程案例

2.1 項目設計概況

民安大道車站為環線和四號線跨線同臺換乘地下三層暗挖島式車站，斷面開挖寬度為25.7m～30.053m，高度為28.051m，埋深42m～45m。

車站范圍內環線左右線呈上下疊落，位于車站北側；四號線線路左右線呈上下疊落，位于車站南側，左右線線間距（豎向）為7.2m，環線與四號線線間距為18.2m。車站施工采用拱蓋洞內逆作法施工，大小里程兩端區間隧道采用鉆爆法施工。

2.2 項目特點

由于車站及區間隧道的多種功能性要求，所形成的結構罕見復雜的隧道群決定了本工程的基本特征。

（1）體量大、工期緊、任務重；本工程土石方開挖總量達74萬方。

（2）車站巖體為Ⅳ級圍巖，且存在楔形體滑塌風險。

（3）結構復雜，風險極高。風道為對開，存在掉拱風險；2條區間隧道間距最小僅為10.8m，風道與區間隧道距離僅為2.1m。群洞之間相互影響大，結構極易失穩。

（4）洞群均屬超大斷面。車站開挖面積675m2，風道最大開挖面積303.58m2，疊落隧道最大開挖面積達287.19 m2；大小里程端風道開挖面積分別為303.58m2、290.02m2、290.02m2、177.42m2。

（5）涉及工法多，工序轉換頻繁，施工組織復雜。車站上部結構采用拱蓋法，開挖采用雙側壁導坑法，中下部采用洞內明挖逆作法，開挖采用分段分層爆破施工；站前接口區間采用臺階法，渡線段采用九歩序雙側壁導坑法，小里程接口風道采用八歩序CRD法；站后接口區間分別采用四步臺階法、八歩序CRD法、十二歩序雙側壁導坑法，大里程接口風道采用八歩序CRD法。

3 超前支護及初支加強方案的研究

車站大斷面向風道及區間隧道小斷面過渡時，車站開挖里程及標高到達接口位置即開始風道及區間隧道小斷面分部施工。利用超前支護加固圍巖，小斷面拱部180°范圍設置A50×4mm超前小導管，L=8m，環向間距0.4m，入射角10°，門洞初支設置300×500mm的加強環梁，主筋14C25，箍筋A10@200，沿接口處小斷面拱墻布置。

車站大斷面初支在小斷面開挖輪廓兩側密排3榀格柵鋼架，接口處設雙拼I25b加強橫梁，初支完成后在橫梁上下兩側進行背后注漿填實，保證橫梁施工質量，開洞一側支洞頂部鋼架采取縱向連接筋加密措施，使用C22鋼筋，間距0.5m內外各一層，加密范圍為小斷面開挖輪廓線外4m，保證風道洞口車站初期支護的完整性、穩定性，完成風道拱部超前支護后，分步破除車站側墻初期支護，對風道接口進行施工。

4 施工方案的優選與實踐

群洞部位開挖及二襯施工方案選擇以可靠性高、可操作性強、靈活性好以及經濟性強等原則進行。

（1）車站小里程施工順序：車站上部左右側導坑開挖至小里程交叉口部位→開挖風道接口部位，后拆除核心土→施做車站交叉口拱蓋及風道加強段上部二襯→逆作法施工車站及風道加強段中下部（分段分層開挖，分三次逆作側墻二襯，第一次側墻逆作后架設鋼管支撐），同時開挖與區間接口部位→待車站與風道交叉口二襯成環后，施做區間接口部位二襯。

（2）車站大里程施工順序：車站上部左右側導坑開挖至大里程交叉口部位→開挖車站兩側及風道加強段中下部，同時開挖區間隧道接口部位→施做風道加強段及區間接口部位二襯→拆除車站上部核心土，施做拱蓋二襯，再拆除中下部核心土，施做仰拱，達到交叉口成環。

（3）大小里程施工方案對比。在大小里程端采用兩種方案進行的施工，均符合“安全是前提、質量是根本、進度是保障”的理念。

5 防水技術的應用與創新

車站主體及附屬結構的防水遵循“以防為主、限量排放、剛柔并濟、多道防線、因地制宜、綜合治理”的原則。以鋼筋混凝土結構自防水體系為根本，加強鋼筋混凝土結構的抗裂、防滲能力，同時以施工縫、變形縫等接縫防水為重點，輔以全包防水層加強防水。車站主體及人行通道、機電設備集中區防水等級為一級，風道、風井等附屬結構防水等級為二級。

6 二次襯砌施工的研究與實施

群洞交叉口部位的斷面型式多樣、結構復雜，交叉口二襯施工質量把控是整個工程二襯施工的一大難題。為確保二襯施工質量達到創優目標，選擇最佳的二襯施工方案是前提。

車站拱蓋由于砼延米方量大（60m3/延米），采用定制模板臺車（長6m）澆筑二襯混凝土，側墻、板采用膠合板拼裝作為模板體系；風道及區間隧道二襯拱部采用組合鋼模，直墻及板采用膠合板拼裝作為模板體系。商品混凝土泵送入模模澆筑。

鑒于單次澆筑混凝土方量較大，有針對性的編制大體積混凝土澆筑方案，以指導現場施工，防止出現冷縫、裂紋等質量問題；提前溝通砼運輸供應問題，確保砼正常供應、連續澆筑。

7 結束語

民安大道站及區間隧道工程結構極其復雜，僅車站主體隧道及區間正線隧道囊括13種不同的斷面型式，其中9種為超大斷面型式，斷面交替變化點多達36處，施工工法涵蓋全斷面法、臺階法、中隔壁法、雙側壁導坑法，施工難度極大。群洞之間開口錯開進行，不同工法開挖的工作面保持合理的間距，減少相互擾動，并采取相應措施確保圍巖穩定。

超大斷面隧道群間的施工轉換，開挖采用大斷面進小斷面的方式，確保結構穩定，保證施工安全，同時滿足快速推進工程進度的需求。本工程通過對群洞效應的研究，成功地實踐了復雜條件下超大斷面的群洞施工，為類似超大規模群洞施工樹立典范。

參考文獻：

[1] 王毅才.隧道工程[M].北京：人民交通出版社，2002.

[2] 周愛國.隧道工程現場施工技術[M].北京：人民交通出版社，2004.

[3] CJJ/T 202—2013.城市軌道交通結構安全保護技術規范[S].